2022嘉兴高一下学期期末考试物理含解析

嘉兴市2021~2022学年第二学期期末测试

高一物理试题卷

（2022.06）

命题：王艳德魏永春沈正杰马忠吴磊峰

考生须知：1.本卷中除特殊说明外，g取10m/s2

2.不得使用计算器

3.答案填在答题卡或答题卷相应位置，填在试题卷上无效

一、选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 我国第一艘自建常规动力航母“山东舰”通过多台功率为的蒸汽轮机驱动，用国际单位制中的基本单位来表示“W”正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据

结合

可知

故A正确，BCD错误。

故选A。

2. 下列物理量是矢量的是（　　）

A. 电容 B. 电势 C. 电势差 D. 电场强度

【答案】D

【解析】

【详解】电容、电势、电势差是标量，电场强度是矢量。

故选D。

3. 下列研究对象在运动过程中机械能守恒的是（均不计空气阻力）（　　）

A. 甲图中沿倾斜的滑草轨道下滑的游客

B. 乙图中撑杆比赛中向上运动的运动员

C. 丙图中点火升空的天舟四号火箭

D. 丁图中男子大跳台比赛在空中飞行的苏翊鸣

【答案】D

【解析】

【详解】A．滑动摩擦力对游客做负功，机械能不守恒，故A错误；

B．杆对运动员的支持力做正功，机械能不守恒，故B错误；

C．推力对升空的火箭做正功，机械能不守恒，故C错误；

D．在空中飞行的过程中，只有重力做功，机械能守恒，故D正确。

故选D。

4. 带电荷量分别为＋4Q和-6Q的两个相同的金属小球，相距一定距离r时，相互作用力大小为F。若只将它们的距离变为2r，则相互作用力大小变为（　　）

A. 2F B. 4F C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】两金属小球相距一定距离r时，库仑力为

若只将它们的距离变为2r，则相互作用力大小为

故选C。

5. 下列有关科学史实的说法正确的是（　　）

A. 库仑通过扭秤实验，测出了引力常量

B. 法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在电场

C. 第谷通过长时间观测，总结出了行星运动的三大定律

D. 开普勒通过对行星观测记录的研究发现了万有引力定律

【答案】B

【解析】

【详解】AD．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验，测出了引力常量，A错误；

B．法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在电场，B正确；

C．开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，C错误。

故选B。

6. 关于下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是（　　）

A. 图甲中，油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用静电

B. 图乙中，高压输电线上方的两根细的导线具有静电屏蔽作用

C. 图丙中，燃气灶中针尖形点火器利用摩擦起电原理进行点火

D. 图丁中，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号

【答案】B

【解析】

【详解】A．油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用铁的导电性，将运输过程中产生的静电导走，A错误；

B．高压输电线上方的两根细的导线的作用是与大地相连，形成稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，避免雷击，起到静电屏蔽作用，B正确；

C．燃气灶中针尖形点火器利用高压尖端放电的原理，C错误；

D．用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电屏蔽作用，避免外界干扰。D错误；

故选B。

7. 2022年2月27日，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭成功将22颗卫星发射升空，创造中国一箭多星新纪录。如图所示，已知卫星运行于近地点离地面约500公里高的地球近极地卫星轨道，则（　　）

A. 卫星在近地点的速度大于其在远地点的速度

B. 卫星的轨道是椭圆，地球在椭圆的中心

C. 卫星运行周期大于地球同步卫星的周期

D. 在相同时间内，卫星在近地点附近扫过的面积大于远地点附近扫过的面积

【答案】A

【解析】

【详解】AD．根据开普勒第二定律，卫星和地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以卫星在近地点的运行速度大于在远地点的运行速度，故A符合题意，D不符合题意；

B．卫星的轨道是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上，故B不符合题意；

C．在轨运行卫星，都是引力提供向心力，都满足同样的运动学公式，设地球质量为M，引力常数为G，有

则

可知轨道半径越大，周期越大，同步卫星的轨道半径大于卫星的轨道半径，则卫星的在轨运行周期小于地球同步卫星的周期，故C不符合题意。

故选A。

8. 如图所示是2022北京冬奥会短道速滑运动员经过弯道时的画面。运动员经过弯道时（　　）

A. 受到重力、支持力、向心力作用

B. 受到重力、支持力、向心力和摩擦力作用

C. 速度越大，越容易往弯道的外侧滑动

D. 速度越大，越容易往弯道的内侧滑动

【答案】C

【解析】

【详解】AB．运动员经过弯道时收到重力、地面对运动员的支持力和摩擦力，向心力是效果力，由其他性质力提供，故AB错误；

CD．根据

可知速度越大，所需向心力越大，越容易往弯道的外侧滑动，故C正确，D错误。

故选C

9. 航天技术中所说的“墓地轨道”是用于放置失效卫星的轨道，其高度为地球同步轨道上方300千米处的空间。如图所示，2022年1月26日，中国实践21号卫星利用捕获网成功将失效的北斗2号G2同步卫星拖到“墓地轨道”后，实践21号卫星又回到了地球同步轨道。若卫星在两个轨道上的运动均视为匀速圆周运动，则（　　）

A. G2卫星在地球同步轨道运行时，加速度始终不变

B. 实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，需要减速

C. G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能等于同步轨道运行的机械能

D. G2卫星在“墓地轨道”的运行速度在至之间

【答案】B

【解析】

【详解】A．G2卫星在地球同步轨道运行时，卫星与地球间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，有

解得

由上述公式分析可知，在同步轨道上，其加速度的大小不变，但其方向时刻指向地球的球心，故加速度时刻在改变，故A项错误；

B．实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，需要做近心运动，即卫星需要减速，故B项正确；

C．G2卫星在“墓地轨道”到同步轨道需要减速，所以G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能大于同步轨道运行的机械能，故C项错误；

D．卫星环绕地球的速度应小于第一宇宙度，即卫星的速度应该小于，故D项错误。

故选B。

10. 2022北京冬奥会自由式滑雪女子U型池决赛，中国选手谷爱凌夺金。如图所示，在某次训练中，谷爱凌从离底端高h=2m处由静止滑下，滑到底端时的速度大小为v=6m/s。已知谷爱凌体重65kg，在上述训练过程中，谷爱凌的（　　）

A. 动能增加了195J B. 机械能减少了1300J

C. 机械能增加了1570J D. 重力势能减少了1300J

【答案】D

【解析】

【详解】动能增加了

重力势能减少了

机械能减少了

故选D。

11. 2022年4月16日，神舟十三号搭载翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员在轨运行183天后从“中国空间站”撤离并顺利返回东风着陆场。已知“中国空间站”的质量为m，运动轨道半径为r，地球质量为M，引力常量为G。若将“中国空间站”绕地运动视为匀速圆周运动，地球视为质量分布均匀的球体，则“中国空间站”绕地运动时（　　）

A. 受地球引力大小为 B. 运行线速度大小为

C. 运行周期为 D. 运行角速度为

【答案】B

【解析】

【详解】A．空间站受地球引力大小为

A错误；

BCD．由引力作为向心力可得

解得运行线速度大小为

运行角速度为

运行周期为

B正确，CD错误。

故选B。

12. 下列电场线示意图，属于两个等量正点电荷周围电场线分布情况的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】等量同种电荷是相互排斥的，它们产生的电场线对称分布，且电场线都是从无限远或正电荷发出，到负电荷或无限远终止的。

故选C。

13. 如图所示，不带电的金属球下面垫着干燥的泡沫板，两者一起放在电子秤上，现用带正电的玻璃棒从上方缓慢靠近金属球（未接触），停留一会后再缓慢远离。则（　　）

A. 玻璃棒停在金属球上方时，金属球下端区域带负电

B. 玻璃棒停在金属球上方时，电子秤示数等于泡沫板与球的总质量

C. 玻璃棒靠近过程中，电子秤示数逐渐减小，且示数小于泡沫与球的总质量

D. 玻璃棒远离过程中，电子秤示数逐渐增大，且示数大于泡沫与球的总质量

【答案】C

【解析】

【详解】A．带正电的玻璃棒停在金属球上方时，由于静电感应现象，金属球的上表面感应出负电荷，下表面感应出等量正电荷，A错误；

B．玻璃棒停在金属球上方时，因为异种电荷互相吸引，故金属球受到向上的库仑力，由平衡条件和牛顿第三定律可知：金属球对秤的压力小于泡沫板与球的总重力，故电子秤示数小于泡沫板与球的总质量，B错误；

CD．玻璃棒靠近过程中，金属球上感应电荷电量逐渐增大，故金属球受到向上的静电力逐渐增大，则电子秤示数逐渐减小，且示数小于泡沫与球的总质量，远离过程中吸引力逐渐减小则示数变大，但是小于泡沫和小球的总重力，C正确，D错误。

故选C。

14. 如图所示为“行星减速机”的工作原理图，当中心“太阳齿轮”转动时，三个完全相同的“行星齿轮”绕着“太阳齿轮”公转的同时进行自转，并带动“内齿轮环”转动。已知“太阳齿轮”半径为R1，“行星齿轮”的半径为R2，且R2=2R1，所有齿轮的齿缝相同，A、B、C分别是“太阳齿轮”、“行星齿轮”和“内齿轮环”边缘上的点。在工作时（　　）

A. A点与B点的角速度之比为1：2 B. A点与B点的转速之比为1：1

C. B点与C点的周期之比为1：1 D. B点与C点的线速度之比1：1

【答案】D

【解析】

【详解】D．A、B、C分别是“太阳齿轮”、“行星齿轮”和“内齿轮环”边缘上的点，他们通过齿轮传动，线速度大小相等，D正确；

AB．A点与B点的角速度与半径成反比，故角速度之比为2：1，转速与角速度成正比，故A点与B点的转速之比为2：1，AB错误；

C．B点与C点的半径之比为2：5，由

可知，B点与C点的周期之比为2：5，C错误。

故选D。

15. 广州塔尖装有一避雷针，某次雷雨天气闪电击中避雷针，避雷针发生尖端放电现象，如图甲。若避雷针放电时的电场线分布如图乙所示，在空间取一条水平线abc和一条圆弧线adc，bd连线为ac连线的中垂线，电场线关于直线bd对称，以下说法正确的是（　　）

A. adc是一条等势线 B. b点电势高于d点电势

C. a、c两点的电场强度相同 D. 同一负点电荷的电势能在b点比在d点大

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电场线总是与等势线垂直，观察题图，可知adc线并没有总与电场线垂直，所以不是等势线，故A错误；

BD．沿电场线方向电势降低，b点电势低于d点电势，同一负点电荷的电势能在b点比在d点大，故B错误，D正确；

C．根据电场线上切线的方向为场强方向，分别在a、c两点画切线，可发现切线方向不同，即电场强度方向不同，故电场强度不同，故C错误。

故选D。

16. 为方便残障人士乘坐，嘉兴市投用了配备轮椅专用停放区的新型纯电动公交车，如图所示。已知车和乘客总质量，车子保持额定功率沿水平路面行驶，行驶过程中所受阻力恒为车重的倍，则车子（　　）

A. 启动阶段的加速度不变

B. 受到的阻力为600N

C. 最大行驶速度为300m/s

D. 匀速行驶150km的过程中，牵引力做功

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题意可知，该公交车以额定功率启动，有

启动过程中速度增大，所以由第一个式子可知，公交车的牵引力F减小，由第二个式子可知，加速度减小，故A错误；

B．因为阻力恒为车重的倍，有

故B错误；

C．当公交车的阻力等于牵引力时，公交车的速度达到最大值，有

解得

故C错误；

D．汽车匀速行驶时，其牵引力等于阻力，即

则牵引力做功为

故D正确。

故选D。

17. 如图所示，一质量为m、带电量为q的粒子（不计重力）从两平行板左侧中点处沿垂直场强方向射入，当入射速度为v0时，恰好穿过电场而不碰金属板。若粒子的入射速度变为2v0，仍能恰好穿过电场，只改变以下一个条件，可行的是（　　）

A. 两极板长度变为原来的4倍 B. 粒子的电量变为原来的4倍

C. 两板间电压增为原来的2倍 D. 两板间距离增为原来的4倍

【答案】B

【解析】

【详解】设平行板长度为l，间距为d，板间电压为U，当入射速度为v0时，恰好穿过电场而不碰金属板，则有

垂直于初速度方向做匀加速直线运动，有

若粒子的入射速度变为2v0，仍能恰好穿过电场，则只改变一个条件的情况下，可行的方案是粒子的电量变为原来的4倍、将两板间电压变为原来的4倍、两极板长度变为原来的2倍、两板间距离变为原来的倍；

故选B。

18. 现有一起重机将地面下15m深处一重为5000N的泥土装箱吊起，箱子在绳的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中箱子的机械能E与其位置x的关系图像如图所示，其中m到地面过程的图线为直线。根据图像可知，箱子（　　）

A. 从m到m过程中绳的拉力在逐渐减小

B. 运动到m时重力势能为0

C. 从m到0过程中合外力做功5×104J

D. 运动到m时速度大小为10m/s

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据功能关系，除重力以外的其它力对物体的做功之和等于物体机械能的变化量。可得

即有

所以箱子的机械能E与其位置x的关系图像斜率大小表示绳子拉力的大小，结合图像可知，从m到m过程中绳的拉力在逐渐减小，故A正确；

B．由图可知，箱子运动到m时机械能为零，由于此时速度不为零，则动能不为零，所以重力势能不可能为零，故B错误；

C．箱子从m到0过程中，根据图像的斜率可求得，此时绳子的拉力为

则此过程中箱子受到合外力为零，所以从m到0过程中合外力做功为零，故C错误；

D．由于零势能面的位置不知，则根据已知条件无法确定箱子运动到m时速度，故D错误。

故选A。

二、实验题（本题共2小题，共20分）

19. “探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。小球放在挡板A、B或C处做圆周运动的轨道半径之比为1：2：1，小球与挡板挤压，弹簧测力筒内的标尺可显示力的大小关系。

（1）本实验利用的物理方法为______；

A.理想实验法

B.控制变量法

C.等效替代法

（2）为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，现将一铁球放在C处，对另一小球，以下做法正确的是______；

A.选用相同的铁球放在A处

B.选用相同的铁球放在B处

C.选用相同大小的铝球放在A处

D.选用相同大小的铝球放在B处

（3）通过本实验可以得到的结果有______；

A.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比

B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比

C.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比

D.在质量和角速度一定情况下，向心力的大小与半径成反比

（4）当用两个质量相等的小球分别放在B、C处，匀速转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为______；

（5）用此装置做实验有较大的误差，误差产生的主要原因是______。

A.匀速转动时的速度过大

B.读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定

【答案】    ①. B    ②. A    ③. A    ④. 1∶2    ⑤. B

【解析】

【详解】（1）[1]在实验中，主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系，故选B。

（2）[2]为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，则必须要保持质量和半径相同，因其中一球放在了C处，则应该选用相同的铁球放在A处，故选A。

（3）[3]A．在半径和角速度一定的情况下，，向心力的大小与质量成正比，故A正确；

B．在质量和半径一定的情况下，，向心力的大小与角速度平方成正比，故B错误；

C．在质量和半径一定的情况下，，向心力的大小与角速度平方成正比，故C错误；

D．在质量和角速度一定的情况下，，向心力的大小与半径成正比，故D错误。

故选A。

（4）[4]右边的向心力的大小是左边的2倍，有

左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，即

根据

可得

则

（5）[5]匀速转动时的速度过大，不会引起较大的误差；读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定，从而产生误差，故选B。

20. 在“验证机被能守定律”实验中，用打点计时器打出两条纸带，分别截取其中一段如图甲和如图乙所示，图甲中选取连续打出的点为计数点，图乙中每隔一个点取一个计数点，计数点均以A、B、C、D、E标注，各计数点距离已在图上标出，单位为cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。

（1）为完成此实验，下图所示实验器材中必须选取的是______（填器材代号）；

A． B. C. D.

（2）关于实验操作，下列说法正确的是______；

A.实验时先释放纸带，后接通电源

B.实验时可以不测量重锤的质量

C实验时手托重锤下落以防重锤晃动

（3）在图甲中打点计时器打C点时，重锤的速度大小为______m/s（结果保留3位有效数字）；

（4）根据纸带信息，能验证机械能守恒的是______；

A.图甲    B.图乙    C.图甲和图乙均可

（5）实验中发现重锤增加的动能略小于减少的重力势能，可能原因是______。

A.重锤密度过大

B.开始下落时重锤初速度不为零

C.打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上

【答案】    ①. D    ②. B    ③. 1.59    ④. A    ⑤. C

【解析】

【详解】（1）[1]重锤不能用砝码代替，实验需要验证动能增加量与重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量重力；打点计时器使用交流电源，不需要电池；需要用刻度尺测量点迹间的距离，故选D。

（2）[2]手拉着纸带上端处于竖直面，先接通电源后再释放重物，不是用手托稳重物，故AC错误；验证机械能守恒定律实验中，等式两边均有质量，因此实验不需要测出重物的质量，故B正确，故选B。

（3）[3]打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，周期为0.02s，打下C点时重物的速度大小是

（4）[4]由可得

图甲纸带中重锤接近自由落体运动，图乙纸带摩擦阻力较大，重锤加速度较小，故图甲能验证机械能守恒，故选A。

（5）[5]打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上，增大纸带运动过程中的摩擦力，空气对重物的阻力以及打点计时器对纸带的阻力，使得减少的重力势能一部分转化为内能，重锤动能的增加量略小于重力势能的减少量，与重锤的密度和初速度无关，故选C。

三、计算题（本题共3小题，共26分）

21. 电子所带的电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴验原理如图所示，两块水平放置彼此绝缘的平行金属极板分别与电源的两极相连，带电油滴从喷雾器喷出后，从上极板中央小孔飘入匀强电场，通过显微镜观察带电油滴运动情况。现观察到质量为m的某带电油滴恰好静止，已知两极板间电压为U，距离为d，重力加速度为g，忽略空气阻力、浮力及带电油滴间相互作用。求：

（1）两极板间电场强度的大小和方向；

（2）带电油滴电性及所带的电荷量。

【答案】（1），竖直向下；（2）负电，

【解析】

【详解】（1）根据匀强电场强度公式，电场强度大小为

电场方向：竖直向下。

（2）带电油滴受力平衡，故电场力方向竖直向上，与重力平衡，带电油滴受力方向与场强方向相反，油滴带负电，由平衡方程

可得带电油滴电荷量

22. 如图所示，水平面PB与一竖直光滑半圆型导轨在B点平滑连接，导轨半径为R，D、O、B在同一竖直线上，OC在同一水平高度，水平面AB段粗糙，PA段光滑，轻弹簧左端与小滑块接触但不连接，右端固定在墙上，PA为弹簧原长，现缓慢推动滑块将轻弹簧压缩至某位置由静止释放，滑块恰好通过D点。已知滑块质量m=0.2kg，轨道半径R=0.1m，滑块在AB段动摩擦因数μ=0.5，AB段长度LAB=0.2m，弹簧弹性势能Ep与弹簧形变量x满足关系式。求：

（1）滑块在D点的速度大小；

（2）滑块经过圆轨道最低点B时受到的支持力大小；

（3）若改变滑块质量，将滑块从轻弹簧原压缩量2倍的位置由静止释放，滑块恰好到C点，此时滑块的质量为多少？

【答案】（1）1m/s；（2）12N；（3）1.4kg

【解析】

【详解】解：（1）恰好通过D点，在D点轨道压力为零，则有

解得

（2）物体在从B到D过程中，机械能守恒

解得

在B点，对物体受力分析可得

解得

（3）弹簧压缩由静止释放到A点过程中

物体从A到B过程中，根据动能定理有

当轻弹簧压缩量变为2倍物体由静止释放运动到A，则

从A到C过程中，根据动能定理可得

解得

=1.4kg

23. 如图所示，在平面坐标系xOy第I象限内，在0<x<d的区域内有沿x轴正方向、场强大小为E1=E的匀强电场，在2d<x<3d的区域内有沿y轴正方向、场强大小为E2=4E的匀强电场。在坐标原点上方A（0，d）处有一粒子源，它一次可以向外发射一个或多个电子，电子的质量为m，电荷量为-e。不计电子的重力及彼此间的相互作用力。

（1）若从A点沿x轴正方向以的初速度发射一个电子，求：

①电子从右侧离开电场E1时速度大小；

②电子离开第I象限时的横坐标位置；

（2）若从A点沿x轴正方向发射大量速度大小不同的电子，且所有电子速度都小于，当它们进入电场E2以后，在电场中运动的动能变为刚进入电场E2时的动能的n倍时，它们的位置分布在一条倾斜的直线上，直线通过（2d，d）和（3d，0）两点，求n的值。

【答案】（1），2.5d；（2）5

【解析】

【详解】（1）①设电子在电场E1中做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得

设电子在右侧离开电场E1的速度为v2，由运动学公式得

则电子离开电场E1的速度为

②假设电子恰好在右下角离开电场E2时的入射速度为v3，则水平方向有

竖直方向

解得

由于v2<v3，故电子将在E2电场的下方离开电场，有

解得

故电子离开电场的横坐标为2.5d。

（2）设电子在E2电场中以v开始做类平抛运动，动能变为进入电场E2时动能的n倍时电子位置满足：，即

由动能定理得

竖直方向

解得

n=5